Frame-Rate-Test

Ein Frame-Rate-Test misst, wie viele Bilder ein Gerät pro Sekunde liefert und wie gleichmäßig diese Bilder eintreffen. Dieser Test tastet den Zeitstempel ab, den der Browser jedem Animationsframe anhängt, und rechnet das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Frames in eine Bildrate in FPS um. Aus diesen Proben meldet er sechs Werte: den Live-Zähler, den Durchschnitt, das Minimum, den 1% Low, die Standardabweichung der Frame-Intervalle und eine Ruckel-Anzahl. Der Durchschnitt beschreibt den Durchsatz, die anderen fünf beschreiben die Gleichmäßigkeit, weshalb sie getrennt ausgewiesen werden. Eine einzelne Durchschnittszahl kann Ihnen nicht sagen, ob ein Durchlauf flüssig war oder voller Hänger.

Stellen Sie sicher, dass dieser Tab das aktive Fenster ist, denn Browser drosseln Animationsframes in Hintergrund-Tabs und die Messung würde auf einen Restwert zusammenbrechen. Schließen Sie schwere Anwendungen, klicken Sie auf „Test starten“ und lassen Sie den Zähler mindestens zehn Sekunden laufen; dann ist der Durchlauf automatisch abgeschlossen und das Diagnose-Panel bewertet ihn. Beobachten Sie zuerst, wie sich der Durchschnitt einpendelt, vergleichen Sie ihn dann mit dem direkt darunter stehenden 1% Low und lesen Sie zuletzt den Frame-Time-Jitter und die Ruckel-Anzahl. Für einen fairen Vergleich führen Sie den Test dreimal unter identischen Bedingungen aus und vergleichen Sie die Streuung, statt einer einzelnen Messung zu vertrauen, denn ein einzelner Durchlauf wird leicht durch ein Hintergrund-Update verfälscht.

Der 1% Low nimmt die langsamsten 1 Prozent der Frames eines Durchlaufs, mittelt ihre Frame-Zeiten und rechnet das wieder in eine Bildrate um. Er beantwortet die Frage, die der Durchschnitt nicht beantworten kann: Wie schlecht sind die schlechten Momente? Beträgt der Durchschnitt 120 FPS, der 1% Low aber 45 FPS, dann dauert etwa jedes hundertste Frame mehr als dreimal so lange wie es sollte, und genau diese Stockungen nehmen Spieler als Hänger und verlorene Eingaben wahr. Als praktische Regel hält ein gesundes System den 1% Low innerhalb von etwa 10 bis 20 Prozent seines Durchschnitts, und jede größere Lücke weist auf ein Problem mit der Taktung hin und nicht auf ein reines Geschwindigkeitsproblem.

Für Desktop-Arbeit, Video und Surfen sind 60 FPS angenehm flüssig, weil sie der Bildwiederholrate der meisten Displays entsprechen. Für Gaming sind 60 FPS spielbar, 120 FPS bringen eine deutliche Verbesserung von Bewegungsschärfe und Eingabereaktion, und 240 FPS nützen vor allem Wettkampfspielern, die zusätzlich ein passendes High-Refresh-Panel haben. Oberhalb der Bildwiederholrate Ihres Panels werden zusätzliche Frames weitgehend verworfen, sodass ein Ergebnis von 90 FPS auf einem 60Hz-Bildschirm die Flüssigkeit vor allem durch weniger Tearing erhöht und nicht durch sichtbar zusätzliche Frames. Gleichmäßigkeit zählt mehr als die Spitze, und feste 60 mit einem 1% Low von 55 fühlen sich besser an als ein Durchschnitt von 90 mit einem 1% Low von 30.

Ruckeln entsteht fast immer durch ungleichmäßige Frame-Zeiten und nicht durch einen zu niedrigen Durchschnitt. Die häufigste Ursache ist Hintergrundlast: ein zweiter Monitor mit laufendem Video, ein Browser-Tab, der eine große Seite dekodiert, ein Cloud-Sync-Client oder ein Systemupdate stehlen alle CPU- und GPU-Zeit in Schüben. Die zweite häufige Ursache ist Thermo- oder Energiemanagement, denn Laptops im Akkubetrieb und dünne Gehäuse unter Dauerlast senken die Taktraten, weshalb ein Durchlauf oft schnell beginnt und innerhalb einer Minute nachlässt. Die dritte ist eine Bildratenbegrenzung in Kombination mit einer nicht passenden Bildwiederholrate, bei der VSync und eine Begrenzung auf 60 FPS auf einem 60Hz-Panel gegeneinander arbeiten und sichtbares Ruckeln erzeugen.

Er ist genau für das, was er misst, nämlich die Bildrate, die die Browser-Rendering-Pipeline tatsächlich an den Bildschirm liefert, und er ist das richtige Werkzeug für eine Webanwendung, ein Browserspiel oder eine canvas- und WebGL-Szene. Jeder Frame wird vom Browser selbst mit einem Zeitstempel versehen, die Intervalle sind also echt und nicht geschätzt. Die Grenzen betreffen den Umfang und nicht die Präzision: Der Browser kann nicht den internen FPS-Zähler eines nativen Spiels in einem anderen Fenster lesen, weder GPU-Auslastung noch Taktrate melden und keine Click-to-Photon-Latenz messen. Er kann auch kein Bare-Metal-Benchmark sein, weil das Betriebssystem und der Browser jeweils eigene Last hinzufügen.

Sie messen zwei verschiedene Dinge, die leicht zu verwechseln sind. Ein Refresh-Rate-Test misst die Obergrenze des Panels: wie oft pro Sekunde das Display physisch neu zeichnen kann, typischerweise 60, 120, 144 oder 240 Mal, und er prüft außerdem auf Ghosting und übersprungene Frames. Ein Frame-Rate-Test misst, was tatsächlich in diese Obergrenze hineingeliefert wird. Der Zusammenhang ist wichtig: Wenn Ihr Panel 144Hz hat, die gelieferte Bildrate aber 60 beträgt, ist das Display überhaupt nicht der Engpass und ein Upgrade würde nichts ändern. Führen Sie den Refresh-Rate-Test aus, um die Obergrenze zu bestimmen, und danach den Frame-Rate-Test, um zu sehen, wie viel dieser Obergrenze Sie tatsächlich nutzen.

Arbeiten Sie die Ursachen nach Wahrscheinlichkeit ab. Schließen Sie zuerst andere Tabs, Videoanrufe und Launcher und führen Sie den Test erneut aus, um zu sehen, wie viel des Einbruchs auf Hintergrundlast entfiel. Prüfen Sie zweitens die CPU- und GPU-Auslastung während des Durchlaufs, denn ein einzelner ausgelasteter Kern oder eine beschäftigte Grafik-Warteschlange erklärt normalerweise einen niedrigen 1% Low. Wechseln Sie drittens das Energieprofil des Betriebssystems von einem Sparmodus auf Ausbalanciert oder Höchstleistung, was auf Laptops im Akkubetrieb am meisten ausmacht. Aktualisieren Sie viertens den Grafiktreiber und stellen Sie sicher, dass ein Laptop mit Hybridgrafik die diskrete GPU verwendet. Reduzieren Sie schließlich die Renderlast der Seite, die Sie messen.

Sie können jedes Spiel testen, das im Browser-Tab läuft, einschließlich HTML5-, canvas-, WebGL- und WebGPU-Titeln, denn diese werden über dieselbe Animationsframe-Pipeline gezeichnet, die dieser Test abtastet. Ein natives Spiel, das in einem anderen Fenster oder im exklusiven Vollbild läuft, können Sie nicht testen, weil eine Webseite keinen Zugriff auf die Interna einer anderen Anwendung hat. Verwenden Sie für native Spiele das integrierte FPS-Overlay des Spiels oder des Grafiktreibers, zum Beispiel das Performance-Overlay in NVIDIA GeForce Experience oder AMD Adrenalin. Nutzen Sie diesen Test für Browserspiele und Webanwendungen und diese Overlays, wenn Sie In-Game-Telemetrie benötigen.

Die Frame-Zeit ist die Dauer eines einzelnen Frames, gemessen in Millisekunden, während FPS zählt, wie viele Frames in eine Sekunde passen. Beides sind mathematische Kehrwerte: 60 FPS entsprechen 16.7 Millisekunden pro Frame, 120 FPS 8.3 Millisekunden und 144 FPS 6.9 Millisekunden. Bei der Jagd nach Rucklern ist die Frame-Zeit die aussagekräftigere Zahl, denn sie beschreibt jeden Frame für sich, statt einen ganzen Sekundenabschnitt zu mitteln. Ein Durchlauf mit 60 FPS im Durchschnitt kann trotzdem einzelne Frames von 40 Millisekunden oder schlechter enthalten, und genau diese langen Frames liest das Auge als Hänger. Dieser Test meldet die Frame-Zeit direkt, sodass die Ausreißer, die ein einfacher Zähler verbirgt, sichtbar werden.

Ein hoher Durchschnitt mit ungleichmäßigen Frame-Zeiten fühlt sich schlechter an als ein niedrigerer, aber stetiger, denn das Auge reagiert viel empfindlicher auf Veränderungen des Takts als auf die absolute Geschwindigkeit. Läuft ein Durchlauf mit 144 FPS im Schnitt, braucht aber jeder zehnte Frame 30 Millisekunden, zeigt die Bewegung sichtbares Ruckeln trotz gesundem Durchschnitt. Typische Ursachen sind ein ausgelasteter CPU-Thread, eine Stockung bei der Shader-Kompilierung, ein Hänger beim Texture-Streaming oder ein Hintergrundprozess, der mit der GPU konkurriert. Der praktische Check: den 1% Low und die Ruckel-Anzahl statt des Durchschnitts beobachten. Liegt der 1% Low innerhalb von 10 bis 20 Prozent des Durchschnitts, ist die Taktung gesund; ein größerer Abstand zeigt, dass der Engpass ein Spitzenwert und nicht die rohe Leistung ist.

Eine Bildratenbegrenzung schränkt ein, wie viele Frames die Anwendung erzeugen darf, üblicherweise um die Ausgabe mit dem Display zu synchronisieren. Etwas unter der Bildwiederholrate des Panels zu begrenzen, zum Beispiel 141 FPS auf einem 144Hz-Bildschirm mit aktiviertem VSync, ist der Standardweg, um Eingabelatenz zu senken und zugleich Tearing zu vermeiden. Auf einem Display mit variabler Bildwiederholrate wie G-Sync oder FreeSync hält eine Begrenzung unter dem Maximum das Panel in seinem variablen Bereich und verhindert, dass es in das Verhalten fester Raten zurückfällt. Eine Begrenzung wird erst schädlich, wenn sie ohne guten Grund unter das gesetzt wird, was das System ohnehin liefern könnte, weil dann echte Leistung ungenutzt bleibt.